專利名稱：一種可節(jié)約銀漿的太陽電池及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種可節(jié)約銀漿的太陽電池及其制備工藝。
背景技術(shù)：
近幾年，光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展得益于太陽電池技術(shù)的不斷完善與進(jìn)步，得益于各國政府對新能源產(chǎn)業(yè)的激勵(lì)。提高太陽電池效率和降低電池生產(chǎn)成本是研究太陽電池技術(shù)的主要方向。為了實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)方向，人們不斷完善傳統(tǒng)工藝，如絲網(wǎng)印刷和漿料工藝等，并嘗試著各種新工藝、新技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)的目標(biāo)。目前，太陽電池正面使用的漿料大部分是銀漿料，而銀漿料中將近70 %的含量屬于貴金屬銀，同時(shí)鋁層可焊性差，電池背面需要使用一定的銀鋁漿作為背電極。一塊側(cè)面長度為156mm的太陽電池需要約200 ^Omg的銀漿料，這也就意味著每IGW的晶體硅太陽電池消耗的銀漿料達(dá)到50 70噸。這對于貴金屬銀而言，無疑是巨大的消耗。光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展導(dǎo)致銀價(jià)格的急劇上漲。減少貴金屬銀的消耗是未來太陽電池重點(diǎn)研究方向。隨著絲網(wǎng)印刷與漿料工藝等傳統(tǒng)工藝的發(fā)展，絲網(wǎng)印刷得到的正面電極細(xì)柵線已經(jīng)從早期的150 μ m發(fā)展到現(xiàn)在的90 μ m,甚至70 μ m,正面柵線所占硅片正面總面積的8% 降低到目前的6%，同時(shí)得到更大的高寬比，在效率上得到了很大的提升。人們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)更小的遮光面積，開發(fā)出不同的電池及技術(shù)，如Simpower的 IBCdntergited back contact)電池，它采用η型硅片為基底，正負(fù)電極均設(shè)計(jì)在電池背面，使得這種電池表面沒有了光線遮擋；新南威爾士大學(xué)開發(fā)的PERL、PERT、PERC電池的正面則采用電鍍工藝得到柵線更細(xì)的電極；BP solar的刻槽埋柵電池則是在硅片正面用激光開槽，并通過電鍍工藝實(shí)現(xiàn)具有更大高寬比的柵線。盡管這些電池效率高，但其制備工藝復(fù)雜，成本較高。如何能夠通過低成本、成熟的工藝實(shí)現(xiàn)更小的遮光面積以及更大高寬比的柵線結(jié)構(gòu)，一直是人們研究的熱點(diǎn)。在常規(guī)的絲網(wǎng)印刷工藝中，電池正面的副柵線占硅片正面總面積的4%左右，而主柵線占硅片總面積的3%左右。副柵線的大小受限于目前絲網(wǎng)印刷網(wǎng)板與漿料的發(fā)展，而主柵線則主要是受限于在完成電極的絲網(wǎng)印刷和燒結(jié)之后，做成組件需要通過一定大小的銅錫帶焊接實(shí)現(xiàn)不同電池片之間的串并聯(lián)，而主柵線寬度達(dá)到1. 8 2. 5mm才方便焊接。常規(guī)太陽電池組件的制備需要投入一定的焊接設(shè)備及工作人員，簡化電池片焊接工藝是優(yōu)化電池組件制備工藝的重要內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可節(jié)約銀漿太陽電池電極及其制備工藝，該太陽電池能夠?qū)崿F(xiàn)正面電極主柵線更大的高寬比，減少遮光面積，節(jié)約銀漿料，提高太陽電池效率， 同時(shí)作為主柵及背面電極的鍍銀銅帶可以直接成為電池片之間的焊帶，在制備組件時(shí)減少了焊接設(shè)備及人員的成本投入，有效地提高工作效率，適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明是按以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明所述的一種可節(jié)約銀漿的太陽電池，包括硅片，所述硅片的背面印刷有全鋁漿料層，所述硅片背面全鋁漿料層的表面設(shè)有背面鍍銀銅帶，所述硅片的正面設(shè)有副柵線的圖案，所述副柵線的表面設(shè)有若干底面刷有銀漿料的正面鍍銀銅帶，該正面鍍銀銅帶間隔布置并從硅片側(cè)面向外并向硅片背面延伸出，所述正面鍍銀銅帶包括置于硅片正面間隔設(shè)置的形成正面電極的主柵線和向外并向硅片背面折彎延伸的焊帶，所述焊帶上設(shè)有與相鄰硅片底部的鍍銀銅帶焊接于一起的焊錫料。作為上述技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述硅片為P型或P型多晶硅片，所述硅片電阻率為 0. 5 Ω . cm 10 Ω . Cm，厚度為 100 220 μ m。在本發(fā)明中，所述硅片背面的全鋁漿料層厚度為10 30μπι。在本發(fā)明中，所述正面鍍銀銅帶表面粗糙鍍?yōu)镽a3. 2 Ra25，該正面鍍銀銅帶上的鍍銀層厚度為0. 5 3 μ m。在本發(fā)明中，所述副柵線寬度為30 100 μ m,高度為10 30 μ m ；所述正面鍍銀銅帶的主柵線寬度范圍為0. 5 1mm，高度范圍為100 500 μ m。在本發(fā)明中，所述正面鍍銀銅帶側(cè)面部分的焊帶寬度范圍為1. 2 3mm，高度為 50 250 μ m ；鍍銀銅帶表面粗糙鍍?yōu)镽a3. 2 Ra25，鍍銀層厚度為0. 5 3 μ m。此外，所述硅片正面鍍銀銅帶中副柵線的底面刷的銀漿料為有玻璃料銀漿料或無玻璃料銀漿料。選擇無玻璃料漿料可以防止燒穿SiNx減反膜，減少正面金屬與硅接觸區(qū)域形成的復(fù)合。本發(fā)明所述的硅片經(jīng)過制絨、擴(kuò)散、去磷硅玻璃、鍍SiNx減反膜等工藝，該工藝僅為制備電極及電池片焊接步驟。本發(fā)明還公開了上述可節(jié)約銀漿的銀漿太陽電池的制備工藝，其具體步驟是(1)在硅片背面印刷上全鋁漿料層；(2)將底面刷有鋁漿料的鍍銀銅帶壓在硅片背面鋁漿料層上，并烘干；(3)在硅片正面印刷具有副柵線但沒有主柵線圖案的銀漿料；(4)將底面刷有銀漿料的鍍銀銅帶壓在上述具有副柵線的硅片正面，并烘干；(5)通過燒結(jié)爐高溫?zé)Y(jié)，使得硅片表面的銀漿料與硅基底形成歐姆接觸，鍍銀銅帶分別與硅片表面漿料形成合金，并作為焊帶；(6)在硅片正面外延的焊帶上加入焊錫料，將硅片正面外延的焊帶與相鄰硅片的底面焊帶相互層疊成電池片；將層疊好的電池片在在高溫度設(shè)備上使得焊帶上的焊錫融化，實(shí)現(xiàn)電池片的焊接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(1)本發(fā)明中，通過鍍銀銅帶作為電極主柵線，其導(dǎo)電性能更好，減少串聯(lián)電阻；(2)本發(fā)明中，所述主柵線相比于現(xiàn)有的絲網(wǎng)印刷工藝制備得到的主柵線所占電池正面面積比例更小，使得正面電極整體遮光面積可以從7%降到5%左右，從而提高太陽電池的轉(zhuǎn)化效率；(3)本發(fā)明中主柵線是直接采用鍍銀銅帶，并成為焊帶，其寬度較常規(guī)主柵線小得多，可以有效地做到節(jié)約銀漿料；(4)此外，在本發(fā)明中，主柵與焊帶的一體化結(jié)構(gòu)能夠簡化焊接工藝，減少焊接設(shè)備及人員投入，降低生產(chǎn)成本。(5)本發(fā)明通過成熟的絲網(wǎng)印刷、漿料工藝，實(shí)現(xiàn)太陽電池電極的制備，適合產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，成本低廉。


圖1至圖5是本發(fā)明制備可節(jié)約銀漿太陽電池電極的制備工藝流程圖，圖6、圖7 是其電池片焊接的制備工藝流程圖。其中，圖1是經(jīng)過清洗制絨、擴(kuò)散、二次清洗、鍍減反膜的硅片結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是在背面絲網(wǎng)印刷全鋁漿料層的硅片結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是在背面全鋁漿料層上壓上背面鍍銀銅帶后的硅片結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是硅片正面絲網(wǎng)印刷有副柵線的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5在鍍銀銅帶底面刷上銀漿料，壓到硅片正面的副柵線形成電池片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是電池片正面鍍銀銅帶的焊帶與相鄰電池片對齊層疊結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是焊接后電池片結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下列舉具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。需要指出的是，一下實(shí)施只用于對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，不代表本發(fā)明的保護(hù)范圍，其他人根據(jù)本發(fā)明的提示做出的非本質(zhì)的修改和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1如圖1至圖7所示，本發(fā)明所述的一種可節(jié)約銀漿的太陽電池，包括硅片1，所述硅片1的背面印刷有全鋁漿料層2，所述硅片1背面全鋁漿料層2的表面設(shè)有背面鍍銀銅帶 3，所述硅片1的正面設(shè)有副柵線4的圖案，所述副柵線4的表面設(shè)有若干底面刷有銀漿料 5的正面鍍銀銅帶6，該正面鍍銀銅帶6間隔布置并從硅片1側(cè)面向外并向相鄰硅片背面延伸出，所述正面鍍銀銅帶6包括置于硅片正面間隔設(shè)置的形成正面電極的主柵線61和向外并向硅片1背面折彎延伸的焊帶62，所述焊帶62上設(shè)有與相鄰硅片底部的背面鍍銀銅帶3 焊接于一起的焊錫料7。以下具體說明上述可節(jié)約銀漿的太陽電池的制備工藝，如圖1至圖7所示，其具體步驟是(1)采用傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷工藝在硅片1背面印刷上全鋁漿料層2，鋁漿料層2的厚度為 10 15μ ；(2)將背面鍍銀銅帶3壓在硅片1背面鋁漿料層2上，通過烘干爐中烘干，寬度均為2. 2mm,該背面鍍銀銅帶3上鍍銀的厚度為0. 5 μ m，其表面粗糙度為R3. 2 ；(3)在硅片1正面絲網(wǎng)印刷具有副柵線4但沒有主柵線圖案的銀漿料層，副柵線4 寬度為80 μ m,高度為20 25 μ m ；(4)將底面刷有銀漿料5的正面鍍銀銅帶6壓在上述具有副柵線4的表面，并通過烘干爐烘干，銀漿料5厚度為10 15 μ m,該正面鍍銀銅帶6由兩部分組成，包括置于硅片1正面正上方的主柵線61，其寬度為800 μ m,高度為400 μ m ；和在硅片1正面的鍍銀銅帶外延部分寬度為2mm，高度為250 μ m,所述正面鍍銀銅帶6上的鍍銀厚度為0. 5 μ m。(5)通過燒結(jié)爐高溫?zé)Y(jié)，使得硅片1表面的銀漿料5與硅基底形成歐姆接觸，背面鍍銀銅帶3和正面鍍銀銅帶6分別與硅片1表面的銀漿料5形成合金，并作為焊帶62 ；(6)在正面的鍍銀銅帶6外延部分上加入焊錫料7，將硅片1對齊相互層疊；(7)疊好的硅片1在可產(chǎn)生較高溫度設(shè)備上使得正面鍍銀銅帶6的焊帶62上的焊錫料14融化，并對硅片1施加壓力下實(shí)現(xiàn)電池片焊接；在上述步驟中，硅片1襯底為ρ型單晶硅片，硅片1的電阻率為1 Ω .cm 3 Ω -cm, 厚度為160 180 μ m。所用硅片1經(jīng)過制絨、擴(kuò)散、二次清洗、鍍SiNx減反膜工藝，上述步驟僅為制備電極及電池片焊接工藝。實(shí)施例2本實(shí)施例與上述實(shí)施例一基本相同，其不同之處在于，太陽電池的制備工藝的具體步驟有所不同具體是上述步驟(1)中鋁漿料層2的厚度為15 20 μ m ；上述步驟O)中背面鍍銀銅帶3寬度均為2mm，該背面鍍銀銅帶3上鍍銀厚度為 Ιμπι，其表面粗糙度為R6.4 ；上述步驟(3)中，副柵線4的寬度為90μπι，高度為15 20μπι;上述步驟(4)中，銀漿料5的厚度為15 20 μ m，在硅片1正面正上方的正面鍍銀銅帶6的寬度為600 μ m,高度為300 μ m ；在硅片1正面鍍銀銅帶的外延部分寬度為1. 2mm, 高度為200 μ m,正面鍍銀銅帶6上鍍銀厚度為1 μ m,其表面粗糙度為R6. 4。此外，在該實(shí)施例中，硅片1的電阻率為0. 5Q.cm lQ.cm，厚度為180 200 μ HIo實(shí)施例3本實(shí)施例與前述兩實(shí)施例基本相同，其不同之處，在制備工藝過程中上述步驟(1)中鋁漿料層2，的厚度為20 25 μ m ；上述步驟O)中的背面鍍銀銅帶3的寬度均為2. 5mm，其上鍍銀厚度為2 μ m，表面粗糙度為R12. 5 ；上述步驟(3)中副柵線4寬度為100 μ m,高度為25 30 μ m ；上述步驟(4)中底面刷有銀漿料5的正面鍍銀銅帶6壓在上述具有副柵線4圖案的硅片1正面，通過烘干爐烘干，所述銀漿料5厚度為25 30 μ m，在硅片1正面正上方的正面鍍銀銅帶6中主柵線61的寬度為900 μ m,高度為250 μ m,所述正面鍍銀銅帶6外延部分即焊帶62的寬度為1. 8mm,高度為180 μ m,該焊帶62鍍銀厚度為2 μ m,表面粗糙度為 R12. 5。此外，在該實(shí)施例中，硅片1襯底為ρ型單晶硅片，硅片1電阻率為3 Ω 5 Ω κπι，厚度為200 220μπι。所用硅片1也是經(jīng)過制絨、擴(kuò)散、二次清洗、鍍SiNx減反膜工藝。
權(quán)利要求
1.一種可節(jié)約銀漿的太陽電池，包括硅片，其特征在于所述硅片的背面印刷有全鋁漿料層，所述硅片背面全鋁漿料層的表面設(shè)有背面鍍銀銅帶，所述硅片的正面設(shè)有副柵線的圖案，所述副柵線的表面設(shè)有若干底面刷有銀漿料的正面鍍銀銅帶，該正面鍍銀銅帶間隔布置并從硅片側(cè)面向外并向硅片背面延伸出，所述正面鍍銀銅帶包括置于硅片正面間隔設(shè)置的形成正面電極的主柵線和向外并向硅片背面折彎延伸的焊帶，所述焊帶上設(shè)有與相鄰硅片底部的鍍銀銅帶焊接于一起的焊錫料。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述可節(jié)約銀漿的太陽電池，其特征在于所述硅片為P型或P型多晶硅片，所述硅片電阻率為0. 5 Ω. cm 10 Ω. cm，厚度為100 220 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求所述可節(jié)約銀漿的太陽電池，其特征在于所述硅片背面的全鋁漿料層厚度為10 30 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述可節(jié)約銀漿的太陽電池，其特征在于所述正面鍍銀銅帶表面粗糙鍍?yōu)镽a3. 2 Ra25，該正面鍍銀銅帶上的鍍銀層厚度為0. 5 3 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述可節(jié)約銀漿的太陽電池，其特征在于所述副柵線寬度為30 100 μ m，高度為 10 30μπι。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述可節(jié)約銀漿的太陽電池，其特征在于所述正面鍍銀銅帶的主柵線寬度范圍為0. 5 1mm，高度范圍為100 500 μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述可節(jié)約銀漿的太陽電池，其特征在于所述正面鍍銀銅帶側(cè)面部分的焊帶寬度范圍為1. 2 3mm，高度為50 250 μ m ；鍍銀銅帶表面粗糙鍍?yōu)镽a3. 2 Ra25，鍍銀層厚度為0. 5 3 μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述可節(jié)約銀漿的太陽電池，其特征在于所述硅片正面鍍銀銅帶中副柵線的底面刷的銀漿料為有玻璃料銀漿料或無玻璃料銀漿料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述可節(jié)約銀漿的太陽電池的制備工藝，其具體步驟是(1)在硅片背面印刷上全鋁漿料層；(2)將底面刷有鋁漿料的鍍銀銅帶壓在硅片背面鋁漿料層上，并烘干；(3)在硅片正表面印刷具有副柵線但沒有主柵線圖案的銀漿料；(4)將底面刷有銀漿料的鍍銀銅帶壓在上述具有副柵線的硅片正表面，并烘干；(5)通過燒結(jié)爐高溫?zé)Y(jié)，使得硅片表面的銀漿料與硅基底形成歐姆接觸，鍍銀銅帶分別與硅片表面漿料形成合金，并作為焊帶；(6)在硅片正面外延的焊帶上加入焊錫料，將硅片正表面外延的焊帶與相鄰硅片的底面焊帶相互層疊形成電池片；(7)將層疊好的電池片在在高溫度設(shè)備上使得焊帶上的焊錫融化，實(shí)現(xiàn)電池片的焊接。
全文摘要
本發(fā)明屬于太陽電池技術(shù)領(lǐng)域，具體公開一種可節(jié)約銀漿的太陽電池及其制備工藝，該太陽電池包括硅片，所述硅片的背面印刷有全鋁漿料層，所述硅片背面全鋁漿料層的表面設(shè)有背面鍍銀銅帶，所述硅片的正面設(shè)有副柵線的圖案，所述副柵線的表面設(shè)有若干底面刷有銀漿料的正面鍍銀銅帶，該正面鍍銀銅帶間隔布置并從硅片側(cè)面向外并向硅片背面延伸出，所述正面鍍銀銅帶包括置于硅片正面間隔設(shè)置的形成正面電極的主柵線和向外并向硅片背面折彎延伸的焊帶，所述焊帶上設(shè)有與相鄰硅片底部的鍍銀銅帶焊接于一起的焊錫料。本發(fā)明可以減少銀漿料的使用，減少遮光面積，提高太陽電池效率，同時(shí)作為鍍銀銅條可以直接成為電池片之間的焊帶，簡化了焊接工藝，有效降低生產(chǎn)成本，適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H01L31/0224GK102569438SQ201210021260
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月31日
發(fā)明者劉家敬, 梅建濱, 沈輝, 王麗, 王曉忠, 鄒禧武 申請人:樂山職業(yè)技術(shù)學(xué)院